[發明專利]基于醫學影像數據的幾何模型建立方法

在審

• 申請號: 201810305219.0
• 申請日: 2015-11-17
• 公開（公告）號: CN108310683A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 劉淵豪;李珮儀
• 申請（專利權）人: 南京中硼聯康醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10;A61B90/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明一方面提供一種基于醫學影像數據的幾何模型建立方法，包括：讀取醫學影像數據的步驟；通過醫學影像數據與組織種類之間的轉換關系定義組織種類的步驟；決定組織分群數的步驟；通過醫學影像數據與密度之間的轉換關系定義組織密度的步驟；建立帶有組織和密度信息的3D編碼矩陣的步驟；產生幾何模型的步驟。另外，還可包括判斷醫學影像體素是否在ROI邊界內的步驟。根據醫學影像的數據與組織種類之間的轉換關系，可以根據實際需要確定組織分群數，從而更加精確地提供組織種類、元素組成及密度，建立的幾何模型更加匹配于醫學影像數據反應出的真實情況。

技術領域

本發明涉及一種幾何模型建立方法，尤其涉及一種基于醫學影像數據的幾何模型建立方法。

背景技術

隨著原子科學的發展，例如鈷六十、直線加速器、電子射束等放射線治療已成為癌癥治療的主要手段之一。然而傳統光子或電子治療受到放射線本身物理條件的限制，在殺死腫瘤細胞的同時，也會對射束途徑上大量的正常組織造成傷害；另外由于腫瘤細胞對放射線敏感程度的不同，傳統放射治療對于較具抗輻射性的惡性腫瘤(如：多行性膠質母細胞瘤(glioblastoma multiforme)、黑色素細胞瘤(melanoma))的治療成效往往不佳。

為了減少腫瘤周邊正常組織的輻射傷害，化學治療(chemotherapy)中的標靶治療概念便被應用于放射線治療中；而針對高抗輻射性的腫瘤細胞，目前也積極發展具有高相對生物效應(relative biological effectiveness,RBE)的輻射源，如質子治療、重粒子治療、中子捕獲治療等。其中，中子捕獲治療便是結合上述兩種概念，如硼中子捕獲治療，借由含硼藥物在腫瘤細胞的特異性集聚，配合精準的中子射束調控，提供比傳統放射線更好的癌癥治療選擇。

硼中子捕獲治療(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是利用含硼(¹⁰B)藥物對熱中子具有高捕獲截面的特性，借由¹⁰B(n,α)⁷Li中子捕獲及核分裂反應產生⁴He和⁷Li兩個重荷電粒子，兩粒子的總射程約相當于一個細胞大小，因此對于生物體造成的輻射傷害能局限在細胞層級，當含硼藥物選擇性地聚集在腫瘤細胞中，搭配適當的中子射源，便能在不對正常組織造成太大傷害的前提下，達到局部殺死腫瘤細胞的目的。

三維模型廣泛應用于科學實驗分析、科學實驗模擬領域。比如在核輻射與防護領域，為了模擬人體在一定輻射條件下的吸收劑量，常常需要利用計算機技術對醫學影像數據進行各種處理建立精確的MCNP需要的晶格模型，并結合MCNP(蒙特卡羅程序)進行模擬計算。

蒙特卡羅方法是目前能夠對輻照目標內部三維空間核粒子碰撞軌跡和能量分布進行精確模擬的工具，蒙特卡羅方法與復雜的三維人體解剖模型相結合代表了模擬在計算機技術中的躍進。在診斷放射檢查中，精確的人體器官劑量評估對于放射治療是非常有益的。目前，國際上已經成功建立多種人體模型并結合蒙特卡羅模擬程序，對人體在輻射環境下的吸收劑量進行精確性的計算評估。人體三維解剖模型成功轉換為蒙特卡羅程序所需要的幾何描述是進行蒙特卡羅模擬計算的前提條件，也是目前國際上蒙特卡羅模擬研究的熱點和難點。

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)或電子計算機斷層掃描(Computed Tomography,CT)等醫學影像數據能夠針對人體體內特征提供較為詳細的組織幾何結構信息，為人體內部結構的實體建模提供了數據基礎。而在中子捕獲治療領域如何根據醫學影像數據建立MCNP所需的幾何模型屬于一個很重要的課題，換句話說，即如何根據醫學影像數據建立MCNP軟件輸入檔所需的晶格模型，從而提高治療計劃的精確性。

因此，有必要提出一種提高治療計劃精確性的根據醫學影像數據建立MCNP所需的幾何模型的方法。

發明內容

本發明的一個方面提供一種基于醫學影像數據的幾何模型建立方法，包括：